(57)【要約】【課題】  複数冷媒に対して、凝縮器のファン回転数制御手段によりファン回転数を適切に制御可能であり、また制御手段に不具合が生じた場合も適切な応急運転が可能な冷凍システムを得る。【解決手段】  圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器を有する冷媒回路を構成し、凝縮器はリモートコンデンサであり、リモートコンデンサの凝縮器用の送風ファンを備えた冷凍システムで用いられるものにおいて、冷媒回路内における冷媒の凝縮温度を検出する温度サーミスタの出力により送風ファンの回転数を制御する制御手段３と、所定の圧力を超えると制御手段にかかわらず送風ファンをＯＮ／ＯＦＦ制御する対応冷媒に応じて設けられた複数の圧力スイッチ５、６とを備える。【選択図】  図１
2005326101.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器を有する冷媒回路を構成し、前記凝縮器はリモートコンデンサであり、リモートコンデンサの凝縮器用の送風ファンを備えた冷凍システムで用いられる冷凍装置において、
前記冷媒回路内における冷媒の凝縮温度を検出する温度サーミスタの出力により前記
送風ファンの回転数を制御する制御手段と、
所定の圧力を超えると前記制御手段にかかわらず前記送風ファンをＯＮ／ＯＦＦ制御する対応冷媒に応じて設けられた複数の圧力スイッチと、
を備えたことを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器を有する冷媒回路を構成し、前記凝縮器はリモートコンデンサであり、リモートコンデンサの凝縮器用の送風ファンを備えた冷凍システムで用いられる冷凍装置において、
前記冷媒回路内における冷媒の凝縮温度を検出する温度サーミスタの出力により前記送風ファンの回転数を制御する制御手段と、
所定の凝縮温度を超えると前記制御手段にかかわらず前記送風ファンをＯＮ／ＯＦＦ制御する温度サーモと、
を備えたことを特徴とする冷凍装置。
【請求項３】
圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器を有する冷媒回路を構成し、前記凝縮器はリモートコンデンサであり、リモートコンデンサの凝縮器用の送風ファンを備えた冷凍システムで用いられる冷凍装置において、
前記冷媒回路内における冷媒の高圧圧力を検出する圧力センサの出力により前記送風ファンの回転数を制御する制御手段と、
所定の圧力を超えると前記制御手段にかかわらず前記送風ファンをＯＮ／ＯＦＦ制御する対応冷媒に応じて設けられた複数の圧力スイッチと、
を備えたことを特徴とする冷凍装置。
【請求項４】
圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器を有する冷媒回路を構成し、前記凝縮器はリモートコンデンサであり、リモートコンデンサの凝縮器用の送風ファンを備えた冷凍システムで用いられる冷凍装置において
前記冷媒回路内における冷媒の高圧圧力を検出する圧力センサの出力により前記送風ファンの回転数を制御する制御手段と、
所定の凝縮温度を超えると前記制御手段にかかわらず前記送風ファンをＯＮ／ＯＦＦ制御する温度サーモと、
を備えたことを特徴とする冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器等を有する冷媒回路を備える冷凍システムに関し、特性の異なる複数冷媒に対し使用可能とする冷凍装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、冷凍システムは圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器を冷媒配管で接続して構成されており、冷媒回路に冷媒を循環させている。
【０００３】
冷媒回路では圧縮機で圧縮された高温、高圧の気相冷媒を凝縮器にて送風機から送風された外気と熱交換させて液相に凝縮させる。このとき送風機からの送風は一定速（全速）の場合と、圧力センサにて冷媒の凝縮圧力を検出し、冷媒の凝縮圧力が所定の圧力値より高い場合に制御手段により送風ファンの回転数を上げ、凝縮器の熱交換の促進を図っている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また冷媒の凝縮圧力が所定の圧力値より低い場合には制御手段により送風ファンの回転数を下げ、凝縮器の熱交換能力を下げる。これにより凝縮圧力を所定圧力に安定させることができ、蒸発圧力、圧縮機の運転等、冷凍システムとしても安定した運転ができ、それにより機器の能力を十分に発揮し、効率的なシステムとなる。
【０００５】
また上記では凝縮圧力を検出して送風ファンの回転数を制御しているが凝縮温度を検出してファン回転数を上下させても同様の効果が得られる。
【０００６】
このとき制御手段としては凝縮圧力、または凝縮温度を電圧に変換してマイクロコンピュータに入力し、ファン電圧、ファン電源周波数として出力され、このファン電圧、ファン電源周波数の変化によりファン回転数が上下する。図７に従来のファンモータ制御手段の構成を示す概念図、図２に凝縮温度に対するファン出力電圧の一例を示す。凝縮温度が上昇するにしたがってファン電圧もしくはファン電源周波数が大きくなるような制御となっている。
【０００７】
この制御手段に不具合が生じた場合のバックアップとして、凝縮圧力が所定の値を越えた場合、制御手段のファン電圧出力値、ファン周波数出力値にかかわらず、凝縮器ファン出力を１００％とし、また凝縮圧力が所定圧力より低くなった場合、凝縮器ファンの回転数をゼロとする圧力スイッチを備えている場合がある。
【０００８】
このとき図３に示すようにファン全速となる圧力は制御手段の正常時にはファン制御に影響を与えないように、また制御手段に不具合が生じた場合に凝縮温度が高くなりすぎる前に凝縮器送風ファンが全速となるように、例えばＲ−２２冷媒に対しては２．０６ＭＰａでバックアップの圧力スイッチが動作し、ファン全速となるようにしている。
【０００９】
一方、冷媒回路に充填されている冷媒として、従来、塩素基を有するＲ−２２（クロロジフルオロメタン、以下ＨＣＦＣ冷媒という）が用いられていたが、塩素基を含むものは外気に排出された場合オゾン層を破壊するため、環境破壊防止の目的から塩素基を含まないＲ−３２（ジフルオロメタン）、Ｒ−１２５（ペンタフルオロメタン）、Ｒ−１３４ａ（テトラフルオロメタン）あるいはこれらの混合冷媒（以下ＨＦＣ系冷媒という）、またフロンを含まないＣＯ２（二酸化炭素）、ＮＨ３（アンモニア）等の自然冷媒が使用されている。
【００１０】
冷媒としてこのようなＨＦＣ冷媒、自然冷媒を用いた場合、その性質として従来の単一冷媒（例えばＲ−２２）より高温、高圧での運転により所定の能力が得られる場合が多い。
【００１１】
上記で説明したとおり、冷凍システムは圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器を冷媒配管で接続して構成されており、冷媒回路に冷媒を循環させている。この冷凍システムの中で圧縮機その他の構成部品を一纏めにしたユニット（以下圧縮ユニットという）を機械室内に設置し、凝縮器を一纏めとした凝縮器ユニットを室外に設置し、減圧装置、蒸発器を一纏めにした蒸発器ユニットを温度管理したい部屋に設置し、冷凍システムを構成する場合がある。このような冷凍システムをリモート式システム、凝縮器ユニットをリモートコンデンサと呼ぶことにする。
【００１２】
このリモート式システムとする場合のメリットとしては、騒音の大きくなる圧縮ユニットを室内に設置でき、騒音が小さく、また外気との熱交換が必要な凝縮器を屋外に設置できることである。
【００１３】
【特許文献１】特開平９−１４５１７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
現在、環境保全の立場から塩素基を含む冷媒は段階的に削減され２０１０年には生産禁止となることが世界的に決まっている。またＨＦＣ冷媒も地球温暖化係数が大きいため最終的には冷媒は自然冷媒に移行する可能性が高い。このような移行期には機器の生産性、機種数削減の観点から、また顧客側の混乱を避けるため複数の冷媒が使用可能な機器が必要となる。
【００１５】
このように複数の冷媒で使用可能にする場合、例えばＨＣＦＣ冷媒であるＲ−２２、ＨＦＣ冷媒であるＲ−４０４Ａ冷媒で使用可能なリモートコンデンサとするためには以下のような課題がある。
【００１６】
Ｒ−２２冷媒に対応した送風ファン回転数制御手段のバックアップ用圧力スイッチをＲ−４０４Ａで用いた場合、Ｒ−２２とＲ−４０４Ａの圧力、温度特性の違いから本来のファン回転数を少なくしたい制御範囲にもかかわらず送風ファンは全速となる（図８参照）。このときリモートコンデンサは大騒音、また送風機の消費電力が多くなりまた、凝縮圧力が低くなりすぎシステムとして安定した運転ができなくなるなどの問題が起こる。
【００１７】
Ｒ−４０４Ａ冷媒使用時に、送風ファン回転数制御手段が正常な時には制御に影響を与えないように、また制御手段不具合のバックアップ時に凝縮温度が高くなりすぎる前に凝縮器ファンを全速とする場合、凝縮圧力２．４５ＭＰａ程度で全速とする。
【００１８】
このＲ−４０４Ａ冷媒に対応したバックアップスイッチをＲ−２２冷媒で用いた場合、制御手段の不具合時に凝縮温度６２℃（圧力２．４５ＭＰａ）でファン全速となる（図９参照）。凝縮温度、圧力がこのような値となった場合、圧縮機の吐出温度、圧力も高くなり、圧縮機に不具合をきたす可能性が高くなる。
【００１９】
またＲ−４０４Ａ冷媒の場合、Ｒ−２２冷媒に対して比熱が大きいため熱交換器で凝縮した液冷媒の過冷却がとりにくく、機器周囲の温度が高く熱交換器から冷却器の膨張弁までの液管が長く通常より多い圧力損失が発生する場合など液冷媒にフラッシュが発生し、所定の冷凍能力が得られないという問題がある。
【００２０】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、複数冷媒に対して、凝縮器のファン回転数制御手段によりファン回転数を適切に制御可能であり、また制御手段に不具合が生じた場合も適切な応急運転が可能なリモートコンデンサ、ひいては冷凍システムを提供するものである。
またＲ−４０４Ａ冷媒で運転する場合に液管でフラッシュが発生することなく所定の冷凍能力が得られる冷凍システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
この発明に係る冷凍装置は、圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器を有する冷媒回路を構成し、凝縮器はリモートコンデンサであり、リモートコンデンサの凝縮器用の送風ファンを備えた冷凍システムで用いられるものにおいて、冷媒回路内における冷媒の凝縮温度を検出する温度サーミスタの出力により送風ファンの回転数を制御する制御手段と、所定の圧力を超えると制御手段にかかわらず送風ファンをＯＮ／ＯＦＦ制御する対応冷媒に応じて設けられた複数の圧力スイッチとを備えたものである。
【発明の効果】
【００２２】
この発明の凝縮機ファン回転数制御手段は、冷媒の凝縮温度を検出する温度サーミスタ出力により送風ファン回転数を制御する制御手段と、所定の圧力を超えると制御手段にかかわらず送風ファンをＯＮ／ＯＦＦ制御する対応冷媒に応じて設けられた複数の圧力スイッチとを備えるように構成したので、複数冷媒に対して凝縮器のファン回転数、つまり凝縮温度を適切に制御可能であり、凝縮温度が必要以上に低くなったり、また騒音、消費電力が大きくなることはない。また制御手段に不具合が生じた場合も凝縮温度の高い運転により圧縮機に不具合が生ずることなく、適切な応急運転が可能である。またＲ−４０４Ａ冷媒で運転する場合に液管でフラッシュが発生することなく所定の冷凍能力が得られるという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１におけるリモートコンデンサの凝縮器用ファンモータ制御の概念図を示すものである。図１において、商用電源１と凝縮器用ファンモータ２との間に制御手段３が設けられている。この制御手段３により凝縮器用ファンモータ２の回転数、つまり凝縮器４に送風する風量を変化させ凝縮温度を制御する。制御手段３はサーミスタにて検出した凝縮温度（又は凝縮圧力でもよい）を電圧に変換してマイコンに入力し、ファン電圧として出力する。
【００２４】
図２に凝縮温度に対してファン電圧を出力する場合の出力例を示す。凝縮温度が上昇するにしたがってファン電圧が大きくなり、逆に凝縮温度が減少するにしたがいファン電圧が小さくなるような階段状の特性となっている。凝縮温度５２℃以上ではファン出力は１００％となり、外気が高い場合でも凝縮温度５５℃程度以下で運転できるように制御を行っている。
【００２５】
また図１に示すように制御手段３の不具合時のバックアップとして別に圧力スイッチ５（Ｒ２２冷媒用）、圧力スイッチ６（Ｒ４０４Ａ冷媒用）を有している。圧力スイッチ５、６はｏｎ圧力、ｏｆｆ圧力の異なる圧力スイッチであり、使用する冷媒によりＯＮ／ＯＦＦ圧力を決定し制御手段３と並列に接続する。具体的には例えば圧力スイッチ５は2.06Mpa以上でｏｎ、1.67Mpa以下でｏｆｆとする。また圧力スイッチ６は2.45Mpa以上でｏｎ、1.96Mpaでｏｆｆとする。  
【００２６】
次に動作について説明する。
このように構成された凝縮器用ファンモータ回転数制御手段において、制御手段３の正常時はサーミスタにより読み取った凝縮温度に応じて制御手段３により凝縮器用ファンモータ２の回転数、つまりリモートコンデンサの凝縮温度を制御する。冷媒としてＲ−２２冷媒、Ｒ−４０４Ａ冷媒のどちらを用いたシステムでも凝縮温度５５℃以下の制御を行っており制御範囲はほぼ等しいため特に冷媒により制御手段３を変更する必要はない。
【００２７】
制御手段３の不具合時は冷媒がＲ−２２の場合は圧力スイッチ５により、また冷媒がＲ−４０４Ａの場合は圧力スイッチ６により、凝縮器用ファンモータ２のＯＮ／ＯＦＦ運転を行う（図３参照）。実際には機器の据付工事時に使用する冷媒種類によりスイッチ５またはスイッチ６に配線を変更することで対応すればよい。
【００２８】
また当初Ｒ−２２冷媒として機器の据付工事、運転を行った後、つまり圧力スイッチ５で配線工事を行い冷凍システムの運転を行った後、Ｒ−４０４Ａ冷媒での運転に変更する場合、圧力スイッチ５を６に変更すればＲ−４０４Ａ冷媒対応のリモートコンデンサとすることができる。
【００２９】
Ｒ−４０４Ａ冷媒を使用し、機器周囲の温度が高く熱交換器から冷却器の膨張弁までの液管が長く通常より多い圧力損失が発生する場合はＲ−４０４Ａ冷媒を用いていても圧力スイッチ５（Ｒ２２用）を接続する。
この場合周囲温度がある程度高くなる凝縮温度約４８℃でファン出力電圧はファン回転数制御手段にかかわらず１００％となり冷媒の熱交換を強制的に促進させ、過冷却を十分とれるようにすることができる（図３参照）。
【００３０】
この圧力スイッチの切り替え手段としてはコネクタ付きの圧力スイッチ５、６のファン出力制御基板への差し替えによる方法、切り替えスイッチにより容易に圧力スイッチ５、６に切り替え可能とする方法、基板に入力された圧力、温度の関係により冷媒を自動的に判断し圧力スイッチ５、６を自動的に切り替えるなどの方法がある。
【００３１】
以上のように、冷媒に応じて圧力スイッチ５又は６を変更することにより、複数冷媒に対してリモートコンデンサ凝縮器のファン回転数、つまり凝縮温度を適切に制御可能であり、凝縮温度が必要以上に低くなったり、また騒音、消費電力が大きくなることはない。また制御手段に不具合が生じた場合も凝縮温度の高い運転により圧縮機に不具合が生ずることなく、適切な応急運転が可能となる。またＲ−４０４Ａ冷媒で運転する場合に液管でフラッシュが発生することなく所定の冷凍能力が得られる。
【００３２】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２におけるリモートコンデンサの凝縮器用ファンモータ制御の構成に切り替えスイッチを用いた例を示す図である。
図４において、制御手段３の不具合時のバックアップとしての圧力スイッチ５（Ｒ２２冷媒用）と、圧力スイッチ６（Ｒ４０４Ａ冷媒用）とを選択的に切り替え接続する切り替えスイッチ８を設けたものであり、実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００３３】
実施の形態３．
実施の形態１、２では、複数個の圧力スイッチ５、６をリモートコンデンサに設置し、冷媒によって変更することにより複数冷媒に対応するようにしたものであるが、温度サーモ７の設置によって複数冷媒に対応する実施の形態３について説明する。
図５は、このような場合のリモートコンデンサ凝縮器用ファンモータ制御の概念図を示すものである。図５において、商用電源１と凝縮器用ファンモータ２との間に制御手段３が設けられている。この制御手段３により凝縮器用ファンモータ２の回転数、つまり凝縮器４に送風する風量を変化させ凝縮温度を制御するのは実施の形態１と同様である。
【００３４】
実施の形態３では制御手段３の不具合時のバックアップとして温度サーモ７を持つ。例えば温度サーモ７は温度が５５℃でｏｎ、４７℃でｏｆｆとなり、凝縮温度を検知させる。
【００３５】
次に動作について説明する。
このように構成されたリモートコンデンサにおいて、制御手段３の正常時は実施の形態１、２と同様にサーミスタにより読み取った凝縮温度に応じて制御手段３により凝縮器用ファンモータ２の回転数、つまりリモートコンデンサの凝縮温度を制御する。
【００３６】
制御手段３の不具合時は温度サーモ７によりファンモータ回転数のON／ＯＦＦ制御が行われる。冷媒がＲ−２２冷媒、Ｒ−４０４Ａ冷媒のどちらを用いたシステムでも凝縮温度５５℃以下の制御を行っており、制御範囲はほぼ等しいため、特に冷媒により温度サーモを変更する必要はない（図６参照）。
【００３７】
以上のように冷媒に温度サーモ７設置することにより、複数冷媒に対してリモートコンデンサ凝縮器のファン回転数、つまり凝縮温度を適切に制御可能であり、凝縮温度が必要以上に低くなったり、また騒音、消費電力が大きくなることはない。また制御手段に不具合が生じた場合も凝縮温度の高い運転により圧縮機に不具合が生ずることなく、適切な応急運転が可能となる。またＲ−４０４Ａ冷媒で運転する場合に液管でフラッシュが発生することなく所定の冷凍能力が得られる。
【００３８】
実施の形態４．
実施の形態１、３では、サーミスタにより検知した凝縮温度を電圧に変換し、制御手段３に入力してファン電圧として出力したが、高圧センサにより検知した高圧圧力を電圧に変換し、制御手段３に入力してファン電圧として出力しても実施の形態１、３と同様の効果が得られる。
【００３９】
実施の形態５．
実施の形態１、３、４では、サーミスタにより検知した凝縮温度を電圧に変換するか、高圧センサにより検知した高圧圧力を電圧に変換し、制御手段３に入力してファン電圧として出力したが、インバータ制御により出力する周波数を変化させても実施の形態１、３、４と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】この発明の実施の形態１におけるリモートコンデンサの凝縮器用ファンモータ制御の概念図を示すものである。
【図２】この発明の実施の形態１における凝縮温度に対するファンモータ回転数制御手段の出力電圧を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１における制御手段の制御にかかわらずファンモータ全速、停止となる領域を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態２におけるリモートコンデンサの凝縮器用ファンモータ制御の構成に切り替えスイッチを用いた例を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態３におけるリモートコンデンサの凝縮器用ファンモータ制御の概念図を示すものである。
【図６】この発明の実施の形態３における制御手段の制御にかかわらずファンモータ全速、停止となる領域を示す図である。
【図７】従来のファンモータ制御手段の構成を示す概念図である。
【図８】Ｒ４０４Ａ冷媒を用いた冷凍システムでＲ２２用の圧力スイッチを用いた場合にファンモータ全速、停止となる領域を示す図である。
【図９】Ｒ２２冷媒を用いた冷凍システムでＲ４０４Ａ用の圧力スイッチを用いた場合にファンモータ全速、停止となる領域を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  商用電源  
２  凝縮器用ファンモータ  
３  凝縮器用ファンモータの制御手段  
４  凝縮器  
５  圧力スイッチ（Ｒ２２冷媒用）  
６  圧力スイッチ（Ｒ４０４Ａ冷媒用）  
７  温度サーモ
８  切り替えスイッチ
【図１】
2005326101.tif 000003
【図２】
2005326101.tif 000004
【図３】
2005326101.tif 000005
【図４】
2005326101.tif 000006
【図５】
2005326101.tif 000007
【図６】
2005326101.tif 000008
【図７】
2005326101.tif 000009
【図８】
2005326101.tif 000010
【図９】
2005326101.tif 000011